摘要：矿业废物(wu)是“矿业固体废物”的简称，指开采(cai)和(he)选洗矿(kuang)石(shi)(shi)过程(cheng)中产生的废石(shi)(shi)和(he)尾(wei)矿(kuang)。矿(kuang)业废物产量大，处理(li)处置困难，对环境造成严(yan)重破坏(huai)。本文针对煤矿(kuang)和(he)有色金(jin)属矿(kuang)，从矿(kuang)业废物的产生和(he)特点，污染和(he)危害(hai)，目前采(cai)用的处理(li)方(fang)法以及研究状况与最新进展等(deng)方(fang)面(mian)，进行了简略(lve)介(jie)绍。

关键字：煤矸石，尾矿，矸石回填(tian)，综合利用。

前(qian)言

目前，矿(kuang)(kuang)业面临的(de)环(huan)境问(wen)题(ti)是在废(fei)(fei)弃物(wu)的(de)处理和(he)资源化(hua)以及矿(kuang)(kuang)业废(fei)(fei)弃地(di)的(de)生(sheng)态恢复与重建等问(wen)题(ti)上表现出来。矿(kuang)(kuang)山(shan)(shan)固体(ti)废(fei)(fei)物(wu)的(de)主要(yao)来源是采矿(kuang)(kuang)后(hou)产生(sheng)的(de)废(fei)(fei)石和(he)矿(kuang)(kuang)山(shan)(shan)选矿(kuang)(kuang)产生(sheng)的(de)尾矿(kuang)(kuang)。矿(kuang)(kuang)山(shan)(shan)废(fei)(fei)石的(de)堆积和(he)尾矿(kuang)(kuang)坝的(de)构筑,不仅(jin)侵占大量土地和农田(tian),而且大量的矿山(shan)废石、尾矿的排(pai)放,会严重(zhong)破坏土地资(zi)源的自(zi)然生态(tai)环境,破坏自然景观,并(bing)且因其(qi)成分复杂,含(han)有多(duo)种(zhong)有害成分甚至放(fang)射性物质,严重污染水源和(he)土壤(rang),污染矿区和周围(wei)环(huan)境。因(yin)此,如何对矿(kuang)山固(gu)体(ti)废(fei)物进(jin)行(xing)综(zong)合处(chu)理,既改善矿山生态环境(jing), 又充(chong)分利用(yong)(yong)矿山固体(ti)废物(wu)中的有用(yong)(yong)成(cheng)分,变废为宝,缓解(jie)矿产资(zi)源供需紧张矛盾,是人类(lei)社会(hui)面临的重要(yao)课(ke)题。

1 矿(kuang)业固体(ti)废(fei)物(wu)的产生和特点(dian)

1.1 矿业(ye)固体(ti)废物的产生

矿(kuang)业废(fei)物(wu)是(shi)“矿(kuang)业固(gu)体废(fei)物(wu)”的简称，指开采(cai)(cai)和(he)(he)选(xuan)(xuan)洗矿(kuang)石(shi)过程(cheng)中产生的废(fei)石(shi)和(he)(he)尾矿(kuang)。矿(kuang)石(shi)开采(cai)(cai)过程(cheng)中，需剥(bo)离围岩，排出废(fei)石(shi)，采(cai)(cai)得的矿(kuang)石(shi)亦需经选(xuan)(xuan)洗，提高品位，排出尾矿(kuang)。

我国(guo)是世(shi)界(jie)采(cai)矿大国(guo)，现(xian)有各类矿山(shan)企业约 15.3 万个，其中国有矿山(shan) 7650个(ge)，集体企业 6.9 万个，私(si)营(ying)及(ji)个体(ti)企业 5.8 万个，余(yu)为其他经济类(lei)型企业，开采矿(kuang)产(chan) 143 种。伴随各类矿(kuang)产(chan)(chan)资源(yuan)的(de)(de)(de)(de)开发利用，产(chan)(chan)出(chu)了大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)固体(ti)废弃(qi)物(wu)(wu)。这些固体(ti)废弃(qi)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)存量(liang)(liang)既是(shi)我(wo)国(guo)千百年(nian)(nian)矿(kuang)业(ye)开发的(de)(de)(de)(de)历史积累(lei)，也(ye)是(shi)矿(kuang)产(chan)(chan)资源(yuan)利用不合理的(de)(de)(de)(de)结果，其(qi)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)四种物(wu)(wu)质(zhi)来源(yuan)为：尾矿(kuang)、废石(shi)(shi)(shi)、煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)和粉(fen)煤(mei)灰，尤以(yi)废石(shi)(shi)(shi)为多。我(wo)国(guo)矿(kuang)山废弃(qi)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)累(lei)计(ji)数量(liang)(liang)也(ye)相当巨大，且逐年(nian)(nian)增(zeng)多，一个省(sheng)份的(de)(de)(de)(de)矿(kuang)山尾矿(kuang)和固废物(wu)(wu)总量(liang)(liang)可(ke)(ke)达(da)几亿至几十亿吨。可(ke)(ke)以(yi)预见的(de)(de)(de)(de)是(shi)，随着矿(kuang)石(shi)(shi)(shi)开采(cai)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)上升和品(pin)位的(de)(de)(de)(de)下降，每(mei)年(nian)(nian)矿(kuang)山固废物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)排放量(liang)(liang)还将不断增(zeng)加。

各(ge)种金属(shu)和(he)非金属(shu)矿石均与围岩共同构成(cheng)。煤(mei)矸石约(yue)占煤(mei)炭产量(liang)的10％－15％，是我(wo)国排放量最(zui)大(da)的工业固体废弃物。开采1吨煤，一(yi)般(ban)要排出(chu)200公斤(jin)左右煤(mei)矸石(shi)。煤(mei)电生产(chan)过(guo)程中排除大量的粉(fen)煤(mei)灰也成为煤(mei)矿固体废弃物。据有关部门(men)统计(ji)，截(jie)止到 2004 年底，全国有矸石(shi)山(shan) 1500多座，占地约 22 万(wan)多公顷(qing)。目前(qian)，我国煤矸石(shi)的存积量已达 41 亿 t 以上，随煤(mei)(mei)炭产(chan)(chan)量(liang)(liang)的逐年(nian)增(zeng)加，煤(mei)(mei)矸石排放量(liang)(liang)也不断(duan)增(zeng)长，按照(zhao)我国(guo)目前的煤(mei)(mei)炭年(nian)产(chan)(chan)量(liang)(liang) 25 亿 t 计算，排(pai)矸量在仍在以每年 4~5 亿 t 左右的(de)速度(du)增长。大量(liang)矸石堆积(ji)，造成了严重(zhong)的(de)环境损(sun)坏，成为影响煤炭工业可(ke)持(chi)续发展的(de)一大难(nan)题(ti)。有色金属(shu)矿山每(mei)采出(chu) 1 t矿石平均约产生 1. 25t 废石,废石年产(chan)生(sheng)量高达 1. 06亿 t,建国(guo)以(yi)来累计量高达 21. 5 亿(yi) t。尾(wei)矿(kuang)是从矿(kuang)石(shi)中分选出(chu)有用矿(kuang)物后(hou),剩(sheng)余的(de)含(han)有用矿物很少的(de)废渣,习惯上称为(wei)尾砂。有色(se)金属矿山每采出(chu) 1 t 矿石平均(jun)约(yue)产出 0. 92 t 尾砂,尾砂年产生量达 7 780 万 t,累计量约 11 亿 t, 利(li)用率仅为 6% ,占地(di)约(yue) 8 000 hm²。

随着工业生产的发展，总(zong)的趋势是富(fu)矿日(ri)益减少，金(jin)属(shu)、非金(jin)属(shu)生产越(yue)来越(yue)多地使用(yong)贫矿，如20世纪初，开采的铜(tong)矿一般含(han)铜(tong)率(lv)为3％，后(hou)来(lai)开采的铜矿(kuang)一般含铜率为 1％左右，这就(jiu)导(dao)致矿业废物数量(liang)迅速增(zeng)加，全世(shi)界(jie)每年约排放矿业废物300多亿吨。大量(liang)的矿业废物造成环境的严重污染。  

1.2 矿业固废的特性

1.2.1煤(mei)矸石的(de)物理、化学成(cheng)分及特(te)性

煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)是多(duo)种矿物(wu)混(hun)合(he)组成(cheng)的(de)(de)(de)(de)沉积岩，主要由(you)高岭土、石(shi)英、蒙(meng)脱石(shi)、长石(shi)、伊利(li)石(shi)、石(shi)灰石(shi)、硫化(hua)(hua)铁、氧化(hua)(hua)铝(lv)和少量的(de)(de)(de)(de)稀有金属氧化(hua)(hua)物(wu)组成(cheng)。主要的(de)(de)(de)(de)岩石(shi)种类(lei)(lei)(lei)由(you)黏土岩类(lei)(lei)(lei)、砂(sha)岩类(lei)(lei)(lei)、碳(tan)酸盐(yan)类(lei)(lei)(lei)和铝(lv)质岩类(lei)(lei)(lei)，在不同地域的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)还含其(qi)他盐(yan)类(lei)(lei)(lei)及重金属盐(yan)类(lei)(lei)(lei)。煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)中的(de)(de)(de)(de)部分盐(yan)类(lei)(lei)(lei)可溶(rong)于水。煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)学成(cheng)分复杂，主要成(cheng)分为氧化(hua)(hua)硅、氧化(hua)(hua)铝(lv)、硫化(hua)(hua)铁。煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)经过高温煅烧可具有表面活(huo)性。

1.2.2尾矿的成(cheng)分及(ji)特性(xing)

由于矿(kuang)种不同，成矿(kuang)地质(zhi)条件不同，产(chan)生的(de)尾(wei)(wei)矿(kuang)成分也就相(xiang)应不同。例如银山(shan)铅锌尾(wei)(wei)矿(kuang)中SiO2、Al2O3、K2O占(zhan)总成分的80%以上(shang)，主要矿物(wu)为(wei)石英(ying)和绢(juan)云母(mu)，其中石英(ying)含量为(wei)51~54%，绢云母含量为29~34%，且(qie)大部分绢云母呈(cheng)单(dan)体形状，粒度(du)较细；而(er)新墨西哥圣马苟尔地区佩克斯选厂铅锌(xin)硫(liu)化(hua)矿(kuang)浮选尾矿(kuang)主(zhu)要元素(su)组成为：Au 1.75g/t、Ag 22.5g/t、Cu 0.44%、Pb 0.54%、Zn 0.68%、Fe 12.6%、S 10.2%。具体(ti)情况以(yi)实际检测为准。

2 矿业固体废物的污染和(he)危害(hai)

冶金(jin)矿山固体废物的(de)危害是多(duo)方面的(de)，主要可以分为占(zhan)据(ju)土(tu)地，产(chan)量(liang)持续增(zeng)加(jia)，污染(ran)水(shui)资源和土(tu)壤，污染(ran)大气环境，造成塌方、滑坡、泥石(shi)流(liu)等(deng)(deng)地质灾害，可能含有砷、镉或(huo)其他放射性元(yuan)素以及尾砂危害等(deng)(deng)。

2.1 占据土地，产量续(xu)增

废石和尾矿的堆存占据了大片土(tu)地。美国哈尔鲁斯特矿是世界著名(ming)的露天矿，预计采完后，会留下300亿t的尾矿。这(zhei)些尾矿如堆成4.6m高，将占(zhan)地1610km²。假使这些尾矿(kuang)找不到用途，堆存的方法又不改(gai)善，那么将要在明尼苏达北部出现一个新(xin)的撒哈拉沙漠(mo)。到1988年末(mo)，中(zhong)国63个主要有色(se)冶(ye)金矿(kuang)山(shan)已(yi)堆(dui)存废石和尾矿(kuang)为主的固(gu)体(ti)废物4.5亿t，占用土地63km²，自1989年(nian)起，每年(nian)平(ping)均净增2500万(wan)t固体(ti)废物，新占(zhan)土地(di)350万m²。铁矿山(shan)(shan)中，仅大(da)孤(gu)山(shan)(shan)，西果园、南(nan)芬、姑山(shan)(shan)矿的尾矿库就占地810万m²，自(zi)1989年(nian)(nian)起，中国每年(nian)(nian)还(hai)要增(zeng)加9000万t以上的铁尾矿。

2.2 污染(ran)水资源和(he)土壤

固体废物中含有的(de)(de)有害物质(zhi)还污染水(shui)资源和(he)土壤。矸(gan)(gan)石山(shan)表层暴(bao)露于空气，经(jing)雨水(shui)的(de)(de)浸(jin)渍(zi)、阳光(guang)暴(bao)晒下(xia)分解产生可溶矿(kuang)物、煤矸(gan)(gan)石本身所(suo)含的(de)(de)可溶性(xing)矿(kuang)物随(sui)天然降水(shui)和(he)地表径流进(jin)入(ru)(ru)(ru)江河湖泊、开采沉陷积水(shui)区。矸(gan)(gan)石山(shan)扬尘在(zai)风力作(zuo)用下(xia)携带有害物质(zhi)进(jin)入(ru)(ru)(ru)地表水(shui)体。或随(sui)渗流沥水(shui)进(jin)入(ru)(ru)(ru)附近土壤渗入(ru)(ru)(ru)地下(xia)水(shui)，矸(gan)(gan)石山(shan)流出的(de)(de)水(shui) PH 值(zhi)可达到 3，并且携带镁(mei)、钠、钾离子及(ji)铅、砷、铬等有害重金属离子，造(zao)成地区和区域性的地表水与地下水污染。位于阳泉一矿北头村东(dong)平沟煤(mei)矸(gan)石(shi)山自燃后，矸(gan)石(shi)山下原有的一个(ge)山泉积水池(chi)失去引用(yong)价值，泉水颜色改(gai)变(bian)，生物绝迹。据村委会调查(cha)，全村 120 户(hu)人家 490 人中，有 10 人患癌症，其(qi)中肺癌4 人，食道癌 2 人(ren)，喉癌 1 人，肠癌 1 人，膀胱癌 1 人，骨癌(ai) 1 人。矸(gan)石山在长期的淋滤作用(yong)下，相应(ying)的元素运(yun)移至地(di)(di)表(biao)，被土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)吸附(fu)而富(fu)聚到表(biao)土(tu)(tu)(tu)(tu)层中(zhong)(zhong)。而土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)是由多(duo)种细(xi)菌、真(zhen)菌组成的生(sheng)(sheng)(sheng)态(tai)系统，有害成份进入土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)，能(neng)杀死土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)(zhong)的微生(sheng)(sheng)(sheng)物，使土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)腐解(jie)能(neng)力(li)降低或丧(sang)失(shi)、土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)肥力(li)丧(sang)失(shi)。破(po)坏了植物适应(ying)的环境，导致土(tu)(tu)(tu)(tu)地(di)(di)产力(li)下降，甚至草木不生(sheng)(sheng)(sheng)。

2.3 污(wu)染大气环境(jing)

煤矿(kuang)矸石(shi)(shi)造(zao)成的大气污染(ran)可分为(wei)固体(ti)微粒(li)悬浮物(wu)污染(ran)和有(you)毒有(you)害(hai)气体(ti)污染(ran)。造(zao)成的堆(dui)积成山的表面矸石(shi)(shi)在半年到一(yi)年后产生约(yue) 10 厘米厚(hou)的(de)风(feng)化(hua)层(ceng)，随时(shi)间的(de)推(tui)移和风(feng)化(hua)程(cheng)度的(de)加深而变细。据统计(ji)，当(dang)发生 4 级(ji)以(yi)上风(feng)力(li)时，直(zhi)径(jing)在 1～1.5cm的粉尘将从矸石山表(biao)面剥离。形成扬尘悬(xuan)浮物进(jin)入大气，其(qi)飘(piao)扬的高度在 20～50m 以上(shang)，造成矿区大气污(wu)染。“灰尘满天，污水横流，地面设施一(yi)片(pian)黑(hei)”成(cheng)为很(hen)多(duo)矿区的典型写照。矸(gan)石山(shan)自燃(ran)、矸(gan)石发电产生会产生大量的 CO、SO2、H2S、NH3等有(you)毒(du)有(you)害(hai)气体(ti)和烟(yan)雾污染进入(ru)大(da)气层(ceng)造成严重(zhong)的(de)大(da)气环境(jing)污染。例如(ru)，陕西省铜川市由于煤矸石自(zi)燃产生的(de) SO2量每天(tian)达 37t。矿(kuang)区大气污染使附近居(ju)民慢性(xing)气管炎(yan)和(he)气喘(chuan)病的患(huan)者增(zeng)多，周(zhou)围(wei)数目落叶，庄稼减产。尾矿(kuang)和(he)粉尘随风飞扬，污染矿(kuang)区和(he)周(zhou)围(wei)环境。堆存(cun)不当的废石和(he)尾矿(kuang)，暴雨时(shi)可能塌方、滑坡、形成泥石流，冲(chong)毁下游的村(cun)镇，造(zao)成人(ren)畜伤亡。

2.4 造成地质灾害

煤(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)也可造成地质危害。随煤(mei)(mei)炭工业的发(fa)展，矸(gan)(gan)石(shi)(shi)堆积(ji)量不(bu)断增加(jia)，使潜在的矸(gan)(gan)石(shi)(shi)山滑坡(po)威(wei)胁(xie)增加(jia)，特别是矸(gan)(gan)石(shi)(shi)山的自燃加(jia)剧了滑坡(po)崩塌的可能(neng)性。对矸(gan)(gan)石(shi)(shi)山附近居民住所(suo)、矿区交通系统造成威(wei)胁(xie)。美国韦尔斯的阿(a)伯芬(fen)发(fa)生(sheng)了一(yi)次废石(shi)(shi)滑坡(po)事(shi)故，造成一(yi)次伤亡800多人的惨(can)案。日本去泽(ze)矿山中(zhong)泽(ze)尾矿坝1936年塌陷死(si)伤多人(ren)。2005年 5 月(yue)，平顶山四(si)矿的矸石(shi)山由于自燃发生崩塌事故，造成埋没附近民房烧死(si) 8 人的(de)(de)重大(da)事(shi)故(gu)。辽(liao)宁本溪(xi)也(ye)曾(ceng)发生(sheng)过矸石(shi)山(shan)自燃造成(cheng)人员中(zhong)毒伤亡的(de)(de)事(shi)故(gu)。中(zhong)国(guo)云(yun)南锡业(ye)公(gong)(gong)司新冠选矿厂、湖南东波有色(se)金属矿和陕西金堆城钼业(ye)公(gong)(gong)司、安徽(hui)黄(huang)梅山(shan)铁矿等先后发生(sheng)过尾矿坝决(jue)口的(de)(de)严(yan)重事(shi)故(gu)。

2.5 尾砂危害

尾(wei)砂(sha)(sha)具有(you)(you)颗粒细、体(ti)重小、表面积大，具有(you)(you)遇(yu)水容(rong)易流走、遇(yu)风容(rong)易飞扬等(deng)特点(dian)，因(yin)此，尾(wei)砂(sha)(sha)对空气、水体(ti)，农田和村(cun)庄都(dou)是一(yi)种潜在的(de)危(wei)害。1964年(nian)，英国(guo)威尔(er)士北(bei)部(bu)的巴(ba)尔(er)克尾(wei)砂(sha)坝被洪水冲(chong)垮，尾(wei)砂(sha)流失后(hou)毁坏了大(da)片(pian)肥(fei)沃的草原，其覆盖厚度达0．5m，使土壤(rang)受(shou)到严(yan)重(zhong)污(wu)染(ran)，牧草大片(pian)死(si)亡。1970年(nian)9月，赞比亚穆(mu)富利拉铜矿尾砂坝的尾砂涌入矿坑内，导(dao)致89名井下工人死亡，彼得森矿区(qu)全部被淹没。1986年，中国湖南东坡铅锌矿的尾砂坝体因暴雨(yu)而坍塌，造成了数(shu)十人伤亡，直(zhi)接经济损(sun)失达数(shu)百万(wan)元(yuan)。2000年11月，广(guang)西河池一尾砂坝倒坍，造(zao)成数(shu)十人死亡，数(shu)十间房屋倒塌，损失惨重。2008年9月(yue)8日，山西省临汾(fen)市襄汾(fen)县新塔矿业有限公司(si)尾矿库(ku)发生特别重大溃坝(ba)事故，造成277人死亡、4人失踪(zong)、33人受(shou)伤(shang)，直接(jie)经济(ji)损(sun)失9619万。这就是震惊(jing)全(quan)国的(de)9.8尾矿溃坝事(shi)件。

3 矿业固废处(chu)理办(ban)法

3.1 国(guo)内外利用治理(li)现状

世界各国都很(hen)重视煤(mei)矸石的处理和利(li)用。自 20 世纪(ji) 60 年代开始，煤矸石的(de)综合利(li)用就引起(qi)很多国(guo)家(jia)的(de)高度(du)重视。到 70 年(nian)代，法国(guo)、德国(guo)等国(guo)家的煤矸(gan)石利用率已达 30％～50％，部分矿(kuang)区的煤矸石利(li)用率甚至达到 100％。英(ying)国煤管局在(zai) 1970年成立了煤矸石管(guan)理处(chu)，波兰和匈牙利联合成立了海尔得克斯矸石利用公司。这(zhei)些(xie)机(ji)构专门从事煤矸石的处(chu)理和利用。英国在 70 年代初开(kai)始以法规的(de)形式提出矸石山的(de)治理(li)。1988 年，英格(ge)兰(lan)有近 4700hm²的(de)煤矿区废弃土(tu)地(di)荒芜，其中 93％的需要复垦(ken)治理。

我国煤矸石(shi)处理利用(yong)起(qi)(qi)步较晚，起(qi)(qi)初(chu)对煤矸石(shi)处理主要是“以堆为(wei)主”，综合利用率较低，“八五”期(qi)间综合利用率一直(zhi)在 38％左右(you)长期徘(pai)徊。进入 21 世纪，树立(li)了“因(yin)地(di)制(zhi)宜，积(ji)极利用”的综(zong)合利用指(zhi)导思想和(he)“谁(shei)排放谁(shei)治理，谁(shei)利用谁(shei)受益，以用为主”的(de)利用原则。2000 年(nian)，全(quan)国(guo)煤矸石综合(he)利用量(liang)已达(da) 6600 万 t，比 1995 年增加1000 万(wan) t，综(zong)合利用(yong)率由 1995 年的 38％提高到 43％。2005 年全国煤矸石综合利用量增加到 8000 万 t，综(zong)合(he)利用率提高到 60％。目前，全(quan)国 119 处国(guo)有重点煤(mei)矿，煤(mei)矸石综合利(li)用率在 50％以上的(de)有(you)72 处，占 60％以上。其中开滦矿区 2000 年的综合利用率(lv)达 92％。

3.2 矿业固废无害化处理

堆置是(shi)传统的处置方法：废石运至(zhi)废石场，剥(bo)离岩(yan)石送入排(pai)土场，尾矿输入尾矿库。

堆(dui)置就是(shi)将固体废弃(qi)物(wu)直接堆(dui)放到预先划(hua)定并(bing)作好准备的场(chang)(chang)地(di)(di)(di)上。选(xuan)择场(chang)(chang)地(di)(di)(di)应遵循：①保护(hu)地(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)质，防(fang)止地(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)因受(shou)废石(shi)堆(dui)排放的浸滤水(shui)(shui)的影响(xiang)而变质；②保护(hu)地(di)(di)(di)表水(shui)(shui)，防(fang)止地(di)(di)(di)表水(shui)(shui)因废石(shi)堆(dui)风(feng)化淋蚀(shi)而增加(jia)泥沙负荷(he)和溶(rong)解固体负荷(he)；③防(fang)止风(feng)蚀(shi)；④保证人类(lei)安全，防(fang)止洪水(shui)(shui)或地(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)造成灾害。因此选(xuan)择场(chang)(chang)地(di)(di)(di)必(bi)需对(dui)地(di)(di)(di)形、水(shui)(shui)文地(di)(di)(di)质情况(kuang)、地(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)情况(kuang)、水(shui)(shui)文情况(kuang)、大气(qi)情况(kuang)等进行(xing)综合考虑。

尾矿(kuang)堆(dui)存要(yao)求更特殊，尾矿(kuang)坝基础材料(liao)要(yao)有(you)足够的(de)强度，还应具有(you)良好的(de)不透水性。目前尾矿(kuang)坝堆(dui)放(fang)有(you)两种较好的(de)方(fang)法：①尾矿(kuang)半干(gan)堆(dui)垛(duo)；②粗(cu)细残(can)渣的(de)共(gong)处置。把(ba)固体(ti)废物(wu)堆(dui)放(fang)在(zai)堆(dui)放(fang)场后，可向固体(ti)废物(wu)堆(dui)表层覆(fu)盖石块、泥土，种植植物(wu)或对其表层进行化学处理，以使固体(ti)废物(wu)堆(dui)稳定，减少(shao)二次污染。

为了防止二次(ci)污染(ran)，20世纪(ji)70年代着手固体(ti)废物的(de)(de)无害(hai)化处理。常(chang)用的(de)(de)处理方法(fa)(fa)有(you)物理法(fa)(fa)、化学法(fa)(fa)、植(zhi)物法(fa)(fa)和土地(di)复原法(fa)(fa)。

（1）物理法。向废石和尾矿喷水(shui)、覆盖石灰、泥(ni)土、草根、树皮等(deng)。防止受(shou)水(shui)冲刷和被风吹扬而污染环境。这种(zhong)方法对(dui)铜尾矿最(zui)为有效。

（2）化(hua)学法。利(li)用可与(yu)尾(wei)矿化(hua)合的化(hua)学反(fan)应剂(ji)(水泥、石(shi)灰、硅酸钠(na)等)，在尾(wei)矿表面形成坚固硬壳，抵抗水和空(kong)气的侵蚀(shi)。此法成本较高，有的尾(wei)矿常同砂层交错，化学反应剂难于选择。

（3）植物(wu)法(fa)。在废石(shi)或尾(wei)矿堆(dui)场上栽种永(yong)久性(xing)植物(wu)，以起(qi)到良(liang)好的稳定(ding)和保护作(zuo)用。植(zhi)物(wu)法可(ke)以和化(hua)学(xue)法结合起来处(chu)理(li)尾矿。在尾矿场播下植(zhi)物(wu)种子后，施加少(shao)量化(hua)学(xue)药品防止尾矿散沙飞(fei)扬，保持水分(fen)，以利于植(zhi)物(wu)生(sheng)长。美国伊里(li)矿业公(gong)司20世(shi)纪50年代(dai)在铁燧(sui)岩(yan)尾矿(kuang)场试种成功草类和豆科植(zhi)物；中国鞍山钢铁公(gong)司东鞍山选矿(kuang)厂20世纪80年代(dai)在尾(wei)矿场试种成功旱快柳、刺槐、白榆、草(cao)木樨等草(cao)木类植(zhi)物。国内外的(de)试验证明(ming)，铅锌矿的(de)钙(gai)质尾(wei)矿适(shi)合种植(zhi)牛毛草(cao)、铅锌矿的(de)酸性(xing)尾(wei)矿适(shi)于种植(zhi)苇(wei)草(cao)。

（4）土(tu)地复垦法。在开采后(hou)被破坏的(de)土(tu)地上，回填废石(shi)、尾矿、待其沉降稳定后(hou)，加(jia)以平整(zheng)，覆(fu)盖土(tu)壤(rang)、栽种(zhong)植物，或建造房屋。中国某些地(di)区的铁(tie)和(he)铝矿废石场等已(yi)完成(cheng)土地(di)复(fu)垦，种植植物。发展生产。

3.3 资源化利用

3.3.1煤(mei)矸石综合利用

煤(mei)矸石综(zong)合利(li)用是(shi)我国(guo)一项长期的技术(shu)经(jing)济(ji)政(zheng)策(ce)。如(ru)何利(li)用煤(mei)矸石，减(jian)少它对(dui)环(huan)境的污染，成为当前的一大技术(shu)课题。煤(mei)矸石综(zong)合利(li)用是(shi)一个(ge)复(fu)杂的系统工程，既(ji)涉(she)及集体(ti)的工艺、技术(shu)，又(you)涉(she)及复(fu)杂的各种社会经(jing)济(ji)矛盾。我国(guo)政(zheng)府专门制定(ding)了(le)“全面规划，合理布局，综合利用，变(bian)害为(wei)利”的煤矸石(shi)处理方针(zhen)，实(shi)施(shi)了如《关于进一步开展资源(yuan)综合利(li)用的意见(jian)》、《关于公布“在住宅建设(she)中逐步限(xian)时进制使用实心粘土砖”大中城市名单的通知》、《财政部、国(guo)家税务总局关于(yu)部分资源综合利用(yong)(yong)及其他产品增值税政策(ce)(ce)问题的通知》等(deng)一系列政策(ce)(ce)和(he)优(you)惠措施，提高煤矸(gan)石(shi)综合利用(yong)(yong)率。目前，将煤矸(gan)石(shi)综合利用(yong)(yong)主要有以下(xia)几个方(fang)面：

(1) 煤(mei)矸石(shi)用作燃(ran)料发电。2000 年底，全国有煤(mei)(mei)矸石、煤(mei)(mei)泥等低热(re)值燃料(liao)电厂 120 余座(zuo)，总(zong)装机容量 184 万 KW，年发电(dian)量 8.5 亿KW·h。到(dao) 2005 年(nian)(nian)年(nian)(nian)末(mo)，煤矸石电厂装机容量已经发(fa)展到 550 万KW，新增(zeng)装机(ji)容(rong)量 360 万 KW。

(2)煤矸石用(yong)于(yu)制造砖(zhuan)(zhuan)块、水(shui)泥(ni)、加(jia)气混泥(ni)土、微孔吸音砖(zhuan)(zhuan)、瓷砖(zhuan)(zhuan)、轻集料等各种(zhong)建筑材料。未(wei)经燃(ran)烧的煤矸石配料制砖(zhuan)(zhuan)可(ke)以节约原煤。并且(qie)有投资少、方法简单的有点，已被广泛使用(yong)。2000 年底，全(quan)国(guo)煤矸(gan)石砖场(chang)达 240 余座(zuo)，生(sheng)产能力(li)为 22 亿块标准(zhun)砖。“九五”期间，全国共建设煤矸石新型墙体材料(liao)生产(chan)线 10 条(tiao)，生(sheng)产能力(li)达 6 亿块(kuai)标准(zhun)砖。2005 年产(chan)量(liang)以增加到(dao) 100 亿块。生产建筑轻集(ji)料因工艺较复杂，对(dui)技(ji)术设备要求高，在国(guo)外使用(yong)多但(dan)我国(guo)使用(yong)较少。

(3)煤矸(gan)石(shi)充填。因(yin)为(wei)矿(kuang)(kuang)山(shan)地(di)下大规模(mo)开采(cai)(cai)造成的(de)(de)(de)(de)地(di)表大面积塌陷而突(tu)然或渐进式地(di)被(bei)破(po)坏(huai)，称为(wei)矿(kuang)(kuang)山(shan)开采(cai)(cai)沉(chen)陷。由于地(di)面无法察觉到地(di)下的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)矿(kuang)(kuang)活动，所以这种(zhong)破(po)坏(huai)往往具有隐(yin)蔽性(xing)和神(shen)秘感。矿(kuang)(kuang)山(shan)开采(cai)(cai)沉(chen)陷造成地(di)表下沉(chen)而带来一(yi)系列灾(zai)难性(xing)的(de)(de)(de)(de)后果(guo)，如平地(di)积水、农田减产(chan)、道路裂缝、房(fang)屋倒塌等，不仅(jin)是(shi)耕地(di)减少的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要原(yuan)因(yin)，也是(shi)制约(yue)矿(kuang)(kuang)山(shan)生(sheng)产(chan)的(de)(de)(de)(de)瓶(ping)颈之一(yi)。就环境破(po)坏(huai)而言，我国(guo)每年矿(kuang)(kuang)山(shan)沉(chen)陷的(de)(de)(de)(de)总体(ti)损(sun)失大于地(di)震。煤矿(kuang)(kuang)开采(cai)(cai)将导致(zhi)地(di)表沉(chen)陷损(sun)害，破(po)坏(huai)宝贵的(de)(de)(de)(de)耕地(di)资源。改善矿(kuang)(kuang)区生(sheng)态环境，调整矿(kuang)(kuang)区产(chan)业机构，降低(di)煤炭(tan)资源枯竭对矿(kuang)(kuang)区持(chi)续(xu)发展(zhan)影(ying)响风险，是(shi)我国(guo)当前煤矿(kuang)(kuang)区持(chi)续(xu)发展(zhan)亟待解决的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要问(wen)题(ti)。煤矸(gan)石(shi)充填也是(shi)一(yi)种(zhong)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)复(fu)垦方式，在利用废弃物的(de)(de)(de)(de)同时解决沉(chen)陷地(di)的(de)(de)(de)(de)复(fu)垦问(wen)题(ti)，可(ke)取得(de)一(yi)举两得(de)的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。

直接利用(yong)煤矸(gan)(gan)(gan)石充填(tian)采空区，具有以(yi)下问题：煤矸(gan)(gan)(gan)石会自(zi)燃、风(feng)化(hua)、水(shui)解，可能(neng)含硫或(huo)放射性元素造(zao)成二次(ci)污染，充填(tian)后不(bu)均匀沉降，湿陷。因此，利用(yong)矸(gan)(gan)(gan)石回填(tian)，需要提高(gao)土的(de)强度, 减少压缩性, 改善土(tu)体抵抗振动液化能力和(he)消(xiao)除土(tu)的湿(shi)陷(xian)性(xing),并应符(fu)合《建(jian)筑地基(ji)(ji)基(ji)(ji)础(chu)设计规范(fan)》( GB50007 - 2002) 中地基承载力(li)的(de)要求。

中南大学资源(yuan)与安全工程学院08年在艾斯维尔上(shang)发(fa)表了一篇(pian)题为“Paste-likeself-flowing transportation backfilling technology based on coal gangue（利用煤矸(gan)石制作类膏状自(zi)流回填技(ji)术）”的文章。文章中(zhong)说(shuo)，利用煤(mei)矸石(shi)做骨料的一种膏状自流管道(dao)传输回填技(ji)(ji)术可(ke)以(yi)用来(lai)解(jie)决(jue)矸石(shi)对环境造成(cheng)的危(wei)害。这一技(ji)(ji)术也解(jie)决(jue)了山东新汶孙村煤(mei)矿(kuang)保(bao)安煤(mei)柱以(yi)及深层开采的高(gao)(gao)品质安全问(wen)题(ti)。这一技(ji)(ji)术首先经在(zai)实(shi)验室(shi)小(xiao)试(shi)后又在(zai)某(mou)村地(di)下替代高(gao)(gao)品质煤(mei)柱作为工业(ye)化中(zhong)试(shi)。结果表明，细(xi)磨高(gao)(gao)岭土、新鲜煤(mei)矸石(shi)（粒度小(xiao)于5mm）可以用作骨(gu)料，用粉煤(mei)灰代替部分(fen)水泥，并添(tian)加一定分(fen)量的(de)减(jian)水剂(ji)（大约(yue)占(zhan)粉煤(mei)灰和水泥的(de)1~1.5%）,推(tui)荐(jian)比例为1水(shui)泥(ni)：4粉(fen)煤灰：15煤矸(gan)石，7天后可(ke)演变成质量(liang)分数72~75%，流(liu)变的膏(gao)状性质，力学性能(neng)0.7MPa。按(an)照水(shui)泥、粉煤(mei)灰、减水(shui)剂然后煤(mei)矸石(shi)的添加顺序可(ke)以延长混合(he)物的悬浮状态，减少对管道的摩擦和堵塞。这是一种(zhong)很好(hao)的解决矸石(shi)占(zhan)地和开采沉陷的办法。

(4)煤(mei)矸石(shi)用(yong)(yong)于(yu)道路(lu)工(gong)(gong)程。筑路(lu)对(dui)于(yu)煤(mei)矸石(shi)的种类(lei)和品质没有特殊(shu)(shu)的要(yao)求，对(dui)有害成分含(han)量(liang)的限制(zhi)要(yao)求不(bu)(bu)高。煤(mei)矸石(shi)用(yong)(yong)于(yu)筑路(lu)工(gong)(gong)程具(ju)有耗渣量(liang)大、无须进行特殊(shu)(shu)处理、不(bu)(bu)需采(cai)用(yong)(yong)特殊(shu)(shu)技术手段的优点，是利用(yong)(yong)煤(mei)炭(tan)工(gong)(gong)业废弃物减少环境污(wu)染损(sun)害的有效途径。曾用(yong)(yong)于(yu)徐丰公路(lu)庙(miao)庄矿(kuang)区 1.2km 塌(ta)陷区路段和徐州(zhou)市重点工(gong)程的施(shi)工(gong)实践。

(5)煤矸石(shi)用于注浆技术。煤矸石(shi)具有(you)潜在的火(huo)山灰(hui)活性，在一定(ding)条件下可激活并运用于工(gong)程(cheng)注浆，将破(po)(po)碎松散的岩层胶(jiao)结(jie)成(cheng)一个整体(ti)，利用浆液(ye)与土体(ti)、岩石(shi)破(po)(po)坏结(jie)构(gou)体(ti)的共同作用改善(shan)岩层的物理力学性能，从而形成(cheng)一个结(jie)构(gou)新(xin)、强度大、防水性能高、化学性能稳(wen)定(ding)的“结石体(ti)”。将煤(mei)矸石制成注浆(jiang)材(cai)料，对因开采工作造(zao)成的岩(yan)层移(yi)动(dong)变(bian)形损坏空间及时(shi)注浆(jiang)，减(jian)少岩(yan)层移(yi)动(dong)、变(bian)形、破坏量，进行地面减(jian)沉控制已经在工程实践中得到运用，成为煤(mei)矸石综(zong)合利(li)用的有一个(ge)发展方(fang)向。

3.3.2尾矿综合(he)利用(yong)                   

尾(wei)矿(kuang)是(shi)多组(zu)分的矿(kuang)物。作(zuo)为二次资源综合利(li)用(yong)，是(shi)少占土地、控制污染，化害(hai)为利(li)的积极处理措施。

(1)从(cong)尾(wei)(wei)矿(kuang)中(zhong)(zhong)回(hui)收有(you)价组(zu)分。主要有(you)从(cong)铜尾(wei)(wei)矿(kuang)中(zhong)(zhong)回(hui)收石精矿(kuang)、硫铁矿(kuang)精矿(kuang)；从(cong)铅锌(xin)尾(wei)(wei)矿(kuang)中(zhong)(zhong)回(hui)收铅、锌(xin)、钨、银等(deng)；从(cong)锡尾(wei)(wei)矿(kuang)中(zhong)(zhong)回(hui)收锡和铜以及一些伴生元素。主要方法有(you)重-磁(ci)-浮(fu)(fu)法(fa)、溶剂(ji)萃取法(fa)、电极回收法(fa)、电解气浮(fu)(fu)法(fa)等。近(jin)年来随着微生物(wu)浸出技术(shu)的应用和发展，微生物(wu)浸出法(fa)已成为处理(li)固体废物(wu)的又一重要方法(fa)。云南(nan)锡业公司将含锡0.15％～0.18％的(de)老(lao)尾矿(kuang)(kuang)分级，经过重(zhong)选(xuan)(xuan)、磁选(xuan)(xuan)、浮选(xuan)(xuan)处理，产生锡精矿(kuang)(kuang)和中矿(kuang)(kuang)，选(xuan)(xuan)矿(kuang)(kuang)回收率45％～50％，并且(qie)可综合利用铁、铅、铟、铋(bi)、铜等(deng)伴生金属(shu)。英(ying)国、美国、玻利维亚、前苏联等(deng)国家，都有(you)不少从尾矿(kuang)中回收金属(shu)的实践经验。

(2)尾矿作井下采空区(qu)填充料。尾矿经水力旋流脱泥后0.074mm以(yi)下的粒(li)级不(bu)超过50％，与水泥胶结后返回(hui)井下采空区充填，以防止地压灾害。中国广东凡口铅锌(xin)矿(kuang)(kuang)(kuang)、湖南黄沙坪铅锌(xin)矿(kuang)(kuang)(kuang)、湖北(bei)铜录山(shan)矿(kuang)(kuang)(kuang)、甘(gan)肃金川有(you)色(se)金属公司(si)龙首矿(kuang)(kuang)(kuang)等矿(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)在(zai)20世纪70年代(dai)相继(ji)采用此项工艺。

(3)制(zhi)作(zuo)(zuo)建(jian)材(cai)。硅酸(suan)盐尾(wei)(wei)矿(kuang)砖(zhuan)瓦、水泥(ni)：大多数(shu)矿(kuang)山(shan)有大量含(han)硅含(han)铝的(de)(de)原(yuan)料，具有制(zhi)作(zuo)(zuo)硅酸(suan)盐建(jian)材(cai)的(de)(de)基本条件。尾(wei)(wei)矿(kuang)或去硫尾(wei)(wei)矿(kuang)可采(cai)用干压缩法制(zhi)成建(jian)筑用砖(zhuan)，制(zhi)作(zuo)(zuo)的(de)(de)砖(zhuan)块(kuai)的(de)(de)抗压强(qiang)度达32MPa。中(zhong)国鞍山矿渣(zha)砖厂在尾(wei)矿中(zhong)加(jia)(jia)入石灰制(zhi)成砖坯(pi)，碳化处(chu)理后制(zhi)成建筑用砖。加(jia)(jia)拿(na)大(da)魁北克(ke)的铁矿石选矿尾(wei)矿添加(jia)(jia)1％的木质磺酸钙为(wei)粘结(jie)剂。加压成(cheng)型，于1100～1200℃焙烧成为硅砖；尾矿(kuang)制(zhi)作(zuo)加气混凝土。参考配比为尾矿(kuang)48％～52％。水渣粉32％～34％，水(shui)泥16％～18％，与加(jia)气剂按一定(ding)比(bi)例配(pei)制，经(jing)蒸(zheng)汽养护(hu)，成为(wei)轻质多孔(kong)建筑用材(不宜用于潮湿部位(wei))。铸石(shi)是一种新(xin)型工(gong)业(ye)材料(liao)，在一定条件(jian)下(xia)是钢铁、有色金属、合(he)金材料(liao)等较为理(li)想的代用材料(liao)。若(ruo)固体废物中含(han)有辉绿岩(yan)、玄武岩(yan)、角闪岩(yan)、花岗岩(yan)、石(shi)灰石(shi)、白云石(shi)、蛇纹石(shi)、辉石(shi)、萤石(shi)和(he)菱镁矿(kuang)(kuang)、铬铁矿(kuang)(kuang)等组(zu)合(he)都可(ke)考虑用作铸石(shi)原料(liao)。

(4)尾矿(kuang)(kuang)作(zuo)玻璃(li)、陶瓷或微(wei)晶玻璃(li)。富含石英的石英脉型(xing)金(jin)矿(kuang)(kuang)、钨矿(kuang)(kuang)，富含方(fang)解石、白云石或萤(ying)石的碳酸(suan)岩(yan)矿(kuang)(kuang)，花岗(gang)岩(yan)型(xing)矿(kuang)(kuang)等(deng)矿(kuang)(kuang)山尾矿(kuang)(kuang)都可制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)玻璃(li)原料(liao)或配料(liao)。微(wei)晶玻璃(li)是由基础(chu)玻璃(li)经控制(zhi)(zhi)(zhi)晶化行(xing)为而制(zhi)(zhi)(zhi)成(cheng)的微(wei)晶体和(he)玻璃(li)相均(jun)匀分布的材(cai)(cai)料(liao)，又称玻璃(li)陶瓷。微(wei)晶玻璃(li)可以(yi)大(da)量利用金(jin)属尾矿(kuang)(kuang)制(zhi)(zhi)(zhi)成(cheng)空气或泡(pao)沫制(zhi)(zhi)(zhi)品，用作(zuo)建筑(zhu)隔墙、砌块或填充材(cai)(cai)料(liao)及(ji)结构材(cai)(cai)料(liao)，制(zhi)(zhi)(zhi)品具有高强、轻质(zhi)、节能、耐热等(deng)特性。钨(wu)矿(kuang)(kuang)、钽(tan)铌矿(kuang)(kuang)和某些铅锌矿(kuang)(kuang)的尾矿(kuang)(kuang)含SiO2 70％～80％，还含有(you)钾、钠(na)、铝的(de)(de)氧化(hua)物(wu)，经加工可(ke)用作(zuo)玻璃或(huo)陶(tao)瓷原料。中国首都钢(gang)铁(tie)公司大石(shi)河铁(tie)矿还利用铁(tie)选(xuan)矿尾(wei)矿制出日用和美术陶(tao)瓷以及微(wei)晶玻璃花岗(gang)岩。前苏联(lian)将(jiang)铜钼选(xuan)矿尾(wei)砂用来制作(zuo)玻璃，美国用含石(shi)英(ying)、长石(shi)或(huo)硅(gui)酸钙(gai)等矿物(wu)的(de)(de)尾(wei)矿砂烧制玻璃效果很好。日本足尾(wei)选(xuan)厂的(de)(de)尾(wei)砂含SiO2 60％～79％，Al2O3 10％～18％，用尾砂烧制(zhi)陶管、陶瓦(wa)、耐火材(cai)料(liao)等(deng)制(zhi)品，经济(ji)效益(yi)也相当可(ke)观。仅陶管一项每年可(ke)获(huo)2亿日元的产值(zhi)。

4 研究状况(kuang)与最新进展

4.1 矿业发展趋势

尽量采取无(wu)废或少废生产工艺，最大限度地减少固(gu)体废物产生量，是(shi)冶金矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)固(gu)体废物处理的主要趋(qu)(qu)势。其基本措(cuo)施就是(shi)对废石(shi)和尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)实(shi)行全面综合利用(yong)，建成少废或无(wu)废矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)。前苏联科拉半岛某矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)只含钛磁(ci)铁矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和橄(gan)榄石(shi)，采用(yong)磁(ci)选产出两种同名精矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)，无(wu)尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)。中国马鞍山(shan)(shan)(shan)钢(gang)铁公司姑(gu)山(shan)(shan)(shan)铁矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)将粗粒尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)作为(wei)碎石(shi)出售，细粒尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)用(yong)作混凝土骨料，也实(shi)现了无(wu)尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)选矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)工艺。利用(yong)尾(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)场(chang)造地复田，种植植物，成为(wei)冶金矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)固(gu)体废物处理的另一(yi)个发(fa)展趋(qu)(qu)势。美国矿(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)业局(ju)于1966年就(jiu)开始在内华达州的(de)铜尾矿场着手植被试验，加拿大安大略省的(de)镍尾矿场、穆斯山铁尾矿场也(ye)在20世(shi)纪80年代复土植(zhi)被成功(gong)。中国铜(tong)陵有色金属公司井边铜(tong)尾(wei)矿(kuang)场(chang)，郑州铝厂小(xiao)关铝矿(kuang)的废石场(chang)，芙(fu)蓉铜(tong)矿(kuang)、桓(huan)仁铅锌(xin)矿(kuang)的尾(wei)矿(kuang)场(chang)等也在这方面取得(de)了很好的实(shi)践(jian)经验。

4.2最(zui)新进展

华南理工(gong)大学电力学院于2010年(nian)10月在《Energy Conversion and Management》杂志(zhi)上(shang)发表了一(yi)篇题为“Co-combustionkinetics of sewage sludge with coal and coal gangue under different atmospheres（污泥(ni)、煤、煤矸(gan)石在不同气(qi)氛中共同燃烧(shao)动力学研究）”的文(wen)章。文(wen)章主要(yao)通过热重分析(xi)（TGA）研(yan)究了污(wu)泥(ni)、煤矸石和煤的共同燃烧行为(wei)，灼烧温度范围从室温提高(gao)至(zhi)1000C°，实验每次取(qu)10mg样品，在五种不同气体环(huan)境中进行，这五种气氛分别为20%O₂加氮气30%，40%，60%，70%，以此结果绘制热(re)重分析及微商热(re)重分析曲线并(bing)进行分析。针(zhen)对不同(tong)气(qi)氛中单一热重曲线，运用(yong)一种直接非线性回归动力学方(fang)程用(yong)于联立计算动力学参数(shu)（包括表面活化能，反(fan)应级数(shu)以及(ji)频率因子(zi)），结(jie)果显(xian)示(shi)，随着(zhe)升(sheng)温速率的(de)增加，样品的(de)最大重量流失率明显(xian)上升(sheng)，反(fan)应活化能在51.2 kJ mol⁻¹到 164.4 kJ mol⁻¹范围内(nei)变动。

清华大(da)学(xue)(xue)材料科学(xue)(xue)与(yu)工程(cheng)(cheng)学(xue)(xue)院新型陶瓷及精细加(jia)工国(guo)家重点实(shi)验室，中矿资(zi)源与(yu)安(an)全学(xue)(xue)院与(yu)太(tai)平洋(yang)大(da)学(xue)(xue)工程(cheng)(cheng)与(yu)计算机(ji)学(xue)(xue)院于2010年7月联(lian)合发(fa)表在(zai)《Journal ofHazardous Materials》上一篇文章，题为“Investigation on theactivation of coal gangue by a new compound method一种煤(mei)矸石活化新方法的研究”。为了充分(fen)利用(yong)(yong)煤矸石(shi)做为胶(jiao)结(jie)材料的主要(yao)原料，提(ti)高其胶(jiao)结(jie)活性就(jiu)成为非常重(zhong)要(yao)的问题。在(zai)这篇(pian)文(wen)章(zhang)中，提(ti)供了一(yi)种新型复(fu)合机(ji)械(xie)水和热力(li)学(xue)活化(hua)技术，用(yong)(yong)以研究煤矸石(shi)的活化(hua)作用(yong)(yong)，并与(yu)传统的机(ji)械(xie)热力(li)学(xue)活化(hua)技术进(jin)行(xing)对(dui)比(bi)。这篇(pian)文(wen)章(zhang)研究的目的在(zai)于针对(dui)这两种不同方法(fa)，利用(yong)(yong)X射线衍射，红外(wai)，固体高分(fen)(fen)辨核磁共(gong)振，光电子能(neng)(neng)谱(pu)以及(ji)机械(xie)性(xing)能(neng)(neng)分(fen)(fen)析，在矿物组分(fen)(fen)、晶体结构(gou)以及(ji)微观(guan)结构(gou)上进行深入对比(bi)。利用新型技术准(zhun)备的煤矸石基(ji)质混合水泥，包含52%的(de)活性(xing)煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)(shi)，比(bi)传(chuan)统技术(shu)处理(li)的(de)煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)(shi)以及原(yuan)煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)(shi)生产的(de)水(shui)泥(ni)具(ju)有更高(gao)的(de)机械性(xing)能。结果证明，传(chuan)统技术(shu)和新(xin)型(xing)技术(shu)都可以大幅度提高(gao)原(yuan)煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)胶结性(xing)能。此外，与传(chuan)统技术(shu)相比(bi)，新(xin)型(xing)技术(shu)添加氧(yang)化钙(gai)，并进行水(shui)合热力(li)学处理(li)，使原(yuan)煤(mei)矸石(shi)(shi)(shi)(shi)中的(de)矿物相，例如长(zhang)石(shi)(shi)(shi)(shi)和白云母(mu)均(jun)被部分分解。

清华大学(xue)(xue)材料(liao)科学(xue)(xue)与工(gong)程(cheng)学(xue)(xue)院新(xin)型陶瓷及精细加工(gong)国家重点(dian)实验室、北京科技(ji)大学(xue)(xue)冶(ye)金与生态工(gong)程(cheng)学(xue)(xue)院以及太平(ping)洋大学(xue)(xue)工(gong)程(cheng)与计算机(ji)学(xue)(xue)院于2011年3月在《Cement and Concrete Research》上发表文章题为“Pozzolanicbehaviour of compound-activated red mud-coal gangue mixture（针对赤泥与煤矸(gan)石(shi)混(hun)合物的火山灰行为研究）”。这(zhei)门(men)研究主要利用(yong)热重法、差热分析、X射(she)线衍射(she)、红外(wai)、以(yi)及铝固体高分(fen)辨核磁(ci)共振（可以(yi)用(yong)来区分(fen)不同配位状(zhuang)态(tai)的(de)铝物(wu)种），调查(cha)混合活性赤泥与煤矸石混合物(wu)的(de)火(huo)山(shan)灰效应(ying)。从反应(ying)动力学(xue)角度来看混合物(wu)火山灰化反应(ying)机理(li)，14天内火山(shan)灰系(xi)统清晰的(de)(de)与扩散控制一致，运用激进分子定(ding)为方程计算所得的(de)(de)反应速率常(chang)数(shu)，随(sui)氧化(hua)钙添加量的(de)(de)增加而(er)下降(jiang)。混合物的水合产物——火山(shan)灰系统，在环境温度下，本质上为铝土的碳硅氢(qing)凝胶以及水化铝酸钙。从热重分析结果来看，研究系统中(zhong)的氢(qing)氧化钙相不利于水(shui)合产品的结晶水(shui)含量(liang)。此外，铝(lv)固体高(gao)分(fen)辨核磁共振技术是一种获得碳硅(gui)氢凝(ning)胶系统中铝(lv)含(han)量(liang)以及(ji)水合铝(lv)酸(suan)钙(gai)中铝(lv)含(han)量(liang)的高(gao)效(xiao)手段。

5 结论

矿业(ye)固(gu)体(ti)废物(wu)既是一种(zhong)污染物(wu),又是(shi)一种二次资(zi)源(yuan)。矿(kuang)业固体废物二次开发(fa)利(li)用(yong)(yong)是(shi)改(gai)善矿(kuang)山生(sheng)态环境、缓解(jie)矿(kuang)产资(zi)源(yuan)供需紧张矛(mao)盾的有效途(tu)径之一。我国在尾矿(kuang)利(li)用(yong)(yong)、二次资(zi)源(yuan)开发(fa)上取得一些成就, 但与国外相比(bi)还(hai)存在(zai)一(yi)定差距, 矿山企业要(yao)建立与(yu)市场经济接轨的固体废物(wu)管(guan)理与(yu)运行(xing)机(ji)制,走(zou)产(chan)业化道路,发展中国的矿(kuang)山经(jing)济,改善矿(kuang)山环境。